Preview

Математика и математическое моделирование

Расширенный поиск

Управление плоским движением квадрокоптера

Полный текст:

Аннотация

В множестве современных летательных аппаратов квадрокоптер относится к беспилотным летательным аппаратам (БПЛА), относительно дешевым и простым для проектирования. Квадрокоптеры способны летать в плохую погоду, зависать в воздухе на достаточно длительное время, вести наблюдение за объектами и выполнять много других задач. Они нашли свое применение в спасательных операциях, в сельском хозяйстве, в военном деле и в многих других областях. Для квадрокоптеров актуальны задачи планирования маршрутов и управления. Эти задачи имеют много разных вариантов, в которых учитываются и ограниченные ресурсы современных БПЛА, и необходимость учета возможных препятствий, например, при организации полетов в пересеченной местности или в городской среде, и учет погодных условий (в частности, ветровой обстановки). Этим задачам посвящено много исследований, отраженных в целом ряде публикаций (отметим интересный обзор [1] по теме и ссылки в нем). Для синтеза управления этими аппаратами использовались самые разные подходы и методы: линейные аппроксимации [2], метод скользящих режимов [3], метод накрытий [4] и др. В данной статье квадрокоптер рассматривается как твердое тело. Анализируются кинематические и динамические уравнения движения. Выделяются два случая движения: в вертикальной и в горизонтальной плоскостях. Управление строится с помощью приведения управляемой аффинной системы к каноническому виду [5] и использования метода нелинейной стабилизации [6].

DOI: 10.7463/mathm.0215.0789477

Об авторах

А. Н. Канатников
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


К. Р. Акопян
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Россия


Список литературы

1. Chovancová A., Fico T., Chovanec L., Hubinský P. Mathematical Modelling and Parameter Identification of Quadrotor (a survey) // Procedia Engineering. 2014. Vol. 96. P. 172 - 181. DOI:10.1016/j.proeng.2014.12.139

2. Rinaldi F., Chiesa S., Quagliotti F. Linear Quadratic Control for Quadrotors UAVs Dynamics and Formation Flight // Journal of Intelligent & Robotic Systems. 2013. Vol. 70, no. 1-4. P. 203-220

3. Bouadi H., Simoes Cunha S., Drouin A., Mora-Camino F. Adaptive sliding mode control for quadrotor attitude stabilization and altitude tracking // Proc. IEEE 12th International Symposium on Computational Intelligence and Informatics (CINTI’2011). IEEE Publ., 2011. P. 449-455. DOI: 10.1109/CINTI.2011.6108547

4. Белинская Ю.С., Четвериков В.Н. Управление четырехвинтовым вертолетом // Наука и образование. МГТУ им . Н . Э . Баумана . Электрон. журн. 2012. № 5. С. 157 - 171. DOI:10.7463/0512.0397373

5. Крищенко А.П. Преобразование многомерных аффинных управляемых систем // Управляемые нелинейные системы. 1991. № 2. С. 5-14

6. Крищенко А.П. Стабилизация программных движений нелинейных систем // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1985. № 6. С. 108-112

7. Канатников А.Н. Моделирование вращения твердого тела // Нелинейная динамика и управление: сб. ст. Вып.7 / под ред. С.В. Емельянова, С.К. Коровина. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. С. 335 - 348

8. Tayebi A., McGilvray S. Attitude stabilization of a four-rotor aerial robot // 43rd IEEE Conference on Decision and Control. Vol. 2. IEEE Publ., 2004. P. 1216-1221. DOI: 10.1109/CDC.2004.1430207


Для цитирования:


Канатников А.Н., Акопян К.Р. Управление плоским движением квадрокоптера. Математика и математическое моделирование. 2015;(2):23-36.

For citation:


Kanatnikov A.N., Akopyan K.R. The plane motion control of the quadrocopter. Mathematics and Mathematical Modeling. 2015;(2):23-36. (In Russ.)

Просмотров: 588


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2412-5911 (Online)